JP2017044225A - 自動変速機の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】変速ショックの発生を抑制しながら、駆動力の応答性を向上させることが可能な自動変速機の制御装置を提供する。【解決手段】ＥＣＵは、現在の変速段から２段以上離れた目標変速段に変速される場合に、自動変速機に入力される入力トルクに基づいて目標変速時間を算出するように構成されている。そして、ＥＣＵは、目標変速時間が所定値以上の場合に、現在の変速段と目標変速段との間の中間変速段に切り替えるとともに、目標変速時間が所定値未満の場合に、目標変速段に直接切り替えるように構成されている。【選択図】図４

Description

本発明は、自動変速機の制御装置に関する。

従来、複数の摩擦係合要素を選択的に係合させることにより複数の変速段を成立させる自動変速機を制御する自動変速機の制御装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載された自動変速機の制御装置は、第５速から第２速への飛び越し変速によるダウンシフトを行う場合に、第５速から第３速へのダウンシフトを行った後に、第３速から第２速へのダウンシフトを行うように構成されている。

特開平８−２６１３１６号公報

しかしながら、上記した従来の自動変速機の制御装置において、現在の変速段から中間変速段を介して目標変速段に切り替える際の変速時間が短い場合には、各変速時間（現在の変速段から中間変速段に切り替える際の変速時間、および、中間変速段から目標変速段に切り替える際の変速時間）が短くなり、変速ショックが発生するおそれがある。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、変速ショックの発生を抑制しながら、駆動力の応答性を向上させることが可能な自動変速機の制御装置を提供することである。

本発明による自動変速機の制御装置は、複数の摩擦係合要素を選択的に係合させることにより複数の変速段を成立させる自動変速機に適用されるものである。自動変速機の制御装置は、現在の変速段から２段以上離れた目標変速段に変速される場合に、自動変速機に入力される入力トルクに基づいて目標変速時間を算出するように構成されている。そして、自動変速機の制御装置は、目標変速時間が所定値以上の場合に、現在の変速段と目標変速段との間の中間変速段に切り替えるとともに、目標変速時間が所定値未満の場合に、目標変速段に直接切り替えるように構成されている。

このように構成することによって、目標変速時間が所定値未満の場合に、目標変速段に直接切り替えることにより、変速ショックの発生を抑制することができる。また、目標変速時間が所定値以上の場合に、中間変速段に切り替えることにより、駆動力の応答性を向上させることができる。

本発明の自動変速機の制御装置によれば、変速ショックの発生を抑制しながら、駆動力の応答性を向上させることができる。

本発明の一実施形態によるＥＣＵを備える車両の概略構成を示した図である。 図１の自動変速機における変速段毎の第１クラッチ〜第４クラッチ、第１ブレーキおよび第２ブレーキの係合状態を示した係合表である。 図１のＥＣＵを示したブロック図である。 図１の車両における変速制御を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

まず、図１〜図３を参照して、本発明の一実施形態によるＥＣＵ５を備える車両１００について説明する。

車両１００は、図１に示すように、エンジン１と、トルクコンバータ２と、自動変速機３と、油圧制御装置４と、ＥＣＵ５とを備えている。この車両１００は、たとえばＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）方式であり、エンジン１の出力が、トルクコンバータ２および自動変速機３を介してデファレンシャル装置６に伝達され、左右の駆動輪（前輪）７に分配されるようになっている。

−エンジン−
エンジン（内燃機関）１は、走行用の駆動力源であり、たとえば多気筒ガソリンエンジンである。エンジン１は、スロットルバルブのスロットル開度（吸入空気量）、燃料噴射量、点火時期などにより運転状態を制御可能に構成されている。このエンジン１の出力軸であるクランクシャフトは、トルクコンバータ２に連結されている。

−トルクコンバータ−
トルクコンバータ２は、入力側のポンプインペラと、出力側のタービンランナと、トルク増幅機能を有するステータと、ポンプインペラとタービンライナとを直結するロックアップクラッチとを含んでいる。ポンプインペラはエンジン１のクランクシャフトに連結され、タービンランナはタービンシャフトを介して自動変速機３の入力軸に連結されている。

−自動変速機−
自動変速機３は、有段式の変速機であり、複数の摩擦係合要素および遊星歯車装置を含んでいる。自動変速機３では、複数の摩擦係合要素が選択的に係合されることにより、複数の変速段を選択的に成立させることが可能である。自動変速機３の出力軸は、デファレンシャル装置６を介して駆動輪７に連結されている。

たとえば、自動変速機３は、図２に示すように、摩擦係合要素として第１クラッチＣ１〜第４クラッチＣ４、第１ブレーキＢ１および第２ブレーキＢ２を含んでいる。この例では、第１クラッチＣ１および第２ブレーキＢ２が係合されることにより、変速比が最も大きい第１変速段（１ｓｔ）が成立する。また、第１クラッチＣ１および第１ブレーキＢ１が係合されることにより第２変速段（２ｎｄ）が成立し、第１クラッチＣ１および第３クラッチＣ３が係合されることにより第３変速段（３ｒｄ）が成立する。また、第１クラッチＣ１および第４クラッチＣ４が係合されることにより第４変速段（４ｔｈ）が成立し、第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２が係合されることにより第５変速段（５ｔｈ）が成立する。また、第２クラッチＣ２および第４クラッチＣ４が係合されることにより第６変速段（６ｔｈ）が成立し、第２クラッチＣ２および第３クラッチＣ３が係合されることにより第７変速段（７ｔｈ）が成立する。また、第２クラッチＣ２および第１ブレーキＢ１が係合されることにより第８変速段（８ｔｈ）が成立する。

−油圧制御装置−
油圧制御装置４は、自動変速機３の摩擦係合要素の状態（係合状態または解放状態）を制御するために設けられている。なお、油圧制御装置４は、トルクコンバータ２のロックアップクラッチを制御する機能も有する。

−ＥＣＵ−
ＥＣＵ５は、エンジン１の運転制御および自動変速機３の変速制御などを行うように構成されている。具体的には、ＥＣＵ５は、図３に示すように、ＣＰＵ５１と、ＲＯＭ５２と、ＲＡＭ５３と、バックアップＲＡＭ５４と、入力インターフェース５５と、出力インターフェース５６とを含んでいる。なお、ＥＣＵ５は、本発明の「自動変速機の制御装置」の一例である。

ＣＰＵ５１は、ＲＯＭ５２に記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。ＲＯＭ５２には、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップなどが記憶されている。ＲＡＭ５３は、ＣＰＵ５１による演算結果や各センサの検出結果などを一時的に記憶するメモリである。バックアップＲＡＭ５４は、イグニッションをオフする際に保存すべきデータなどを記憶する不揮発性のメモリである。

入力インターフェース５５には、入力軸回転数センサ８１、車速センサ８２、クランクポジションセンサ８３、スロットル開度センサ８４およびアクセル開度センサ８５などが接続されている。

入力軸回転数センサ８１は、自動変速機３の入力軸の単位時間あたりの回転数を算出するために設けられている。車速センサ８２は、車両１００の速度を検出するために設けられ、クランクポジションセンサ８３は、エンジン１の単位時間あたりの回転数を算出するために設けられている。スロットル開度センサ８４は、スロットルバルブのスロットル開度を検出するために設けられ、アクセル開度センサ８５は、アクセルペダルの踏み込み量であるアクセル開度を検出するために設けられている。

出力インターフェース５６には、インジェクタ９１、イグナイタ９２、スロットルモータ９３および油圧制御装置４などが接続されている。インジェクタ９１は、燃料噴射弁であり、燃料噴射量を調整可能である。イグナイタ９２は、点火プラグによる点火時期を調整するために設けられている。スロットルモータ９３は、スロットルバルブのスロットル開度を調整するために設けられている。

そして、ＥＣＵ５は、各種センサの検出結果などに基づいて、スロットル開度、燃料噴射量および点火時期などを制御することにより、エンジン１の運転状態を制御可能に構成されている。また、ＥＣＵ５は、油圧制御装置４を制御することにより、自動変速機３の変速制御およびトルクコンバータ２のロックアップクラッチの制御を実行可能に構成されている。

ＥＣＵ５による変速制御では、たとえば、車速およびアクセル開度をパラメータとする変速マップに基づいて目標変速段が設定され、実際の変速段が目標変速段になるように油圧制御装置４が制御される。なお、この変速制御では、１つの摩擦係合要素の解放と１つの摩擦係合要素の係合とにより成立する変速段への切り替えが許可され、２つの摩擦係合要素の解放と２つの摩擦係合要素の係合とが必要な変速段への切り替えが禁止されている。たとえば、第８変速段が成立している状態からは、第２変速段および第５変速段〜第７変速段への切り替えが許可されるのに対し、第１変速段、第３変速段および第４変速段へ切り替えられないようになっている。なお、現在の変速段から２段以上離れた変速段に切り替えられることを飛び変速という。

ここで、ＥＣＵ５は、自動変速機３で変速を行う際に、その変速前後における入力軸の差回転（変速前における入力軸の単位時間あたりの回転数と、変速後における入力軸の単位時間あたりの回転数との差）を算出するとともに、その入力軸の差回転と入力軸への入力トルクとに基づいて目標変速時間を算出するように構成されている。なお、パワーオンダウンシフトやパワーオフアップシフトのように、入力トルクによって自発的に変速が進行される変速時（入力トルクによって入力軸の回転速度が変化させられる方向と、変速に伴う入力軸の回転速度の変化方向とが同じ場合）において、入力トルクに対して目標変速時間が短い場合に、その入力トルクに応じて目標変速時間が補正されるようになっている。

なお、変速前の入力軸の回転数は、たとえば、入力軸回転数センサ８１の検出結果に基づいて算出される。変速後の入力軸の回転数は、たとえば、変速後の変速段の変速比と出力軸の回転数とに基づいて算出される。また、入力軸に入力される入力トルクは、たとえば、エンジントルクおよびトルクコンバータ２のトルク比に基づいて算出される。

そして、ＥＣＵ５は、飛び変速の場合において、目標変速時間が所定値以上である場合に、現在の変速段と目標変速段との間の中間変速段に切り替えるように構成されている。中間変速段は、切り替え可能な変速段のうち、目標変速段に最も近い変速段が設定される。その一方、ＥＣＵ５は、飛び変速の場合において、目標変速時間が所定値未満である場合に、目標変速段に直接切り替えるように構成されている。

−変速制御−
次に、図４を参照して、本実施形態の車両１００における変速制御について説明する。なお、以下のフローは所定の時間間隔毎に繰り返し行われる。また、各ステップはＥＣＵ５により実行される。

まず、ステップＳ１において、変速要求があるか否かが判断される。具体的には、変速マップに基づいて設定される目標変速段が現在の変速段と異なっている場合に、変速要求があると判断され、目標変速段と現在の変速段とが一致している場合に、変速要求がないと判断される。なお、目標変速段としては、現在の変速段から１つの摩擦係合要素の解放と１つの摩擦係合要素の係合とにより成立する変速段が設定される。そして、変速要求がある場合には、ステップＳ２に移り、変速要求がない場合には、リターンに移る。

次に、ステップＳ２において、飛び変速であるか否かが判断される。すなわち、目標変速段が現在の変速段から２段以上離れているか否かが判断される。そして、飛び変速である場合には、ステップＳ３に移る。その一方、飛び変速ではない場合には、ステップＳ６において、油圧制御装置４により自動変速機３の変速段が目標変速段（現在の変速段と隣接する変速段）に切り替えられ、リターンに移る。

次に、ステップＳ３において、目標変速時間が算出される。具体的には、変速前後における入力軸の差回転が算出され、その入力軸の差回転と入力軸への入力トルクとに基づいて目標変速時間が算出される。なお、高地等の低圧環境下であることにより入力トルクが出ない場合や、エンジン１に過給機が設けられている場合における過給の応答遅れによって入力トルクが出ない場合には、目標変速時間を長い側に補正するようにしてもよい。

次に、ステップＳ４において、目標変速時間が所定値以上であるか否かが判断される。なお、所定値は予め設定された値である。そして、目標変速時間が所定値以上である場合には、ステップＳ５に移る。その一方、目標変速時間が所定値未満である場合には、ステップＳ６において、油圧制御装置４により自動変速機３の変速段が目標変速段（現在の変速段と２段以上離れている変速段）に直接切り替えられ、リターンに移る。

そして、ステップＳ５において、油圧制御装置４により、自動変速機３の変速段が中間変速段に切り替えられる。なお、中間変速段としては、現在の変速段から切り替え可能な変速段のうち、目標変速段に最も近い変速段が設定される。このため、目標変速段の１段手前の変速段に切り替え可能であれば、その１段手前の変速段が中間変速段として設定される。その後、リターンに移る。

［変速制御の具体例］
次に、ＥＣＵ５により実行される変速制御の具体例について説明する。

（第８変速段から第５変速段にダウンシフトされる場合）
現在の変速段が第８変速段である状態から、目標変速段として第５変速段が設定されてダウンシフトが行われる場合には、飛び変速の変速要求がある（ステップＳ１およびＳ２：Ｙｅｓ）ことから、ステップＳ３において目標変速時間が算出される。

そして、目標変速時間が所定値未満であると判断された場合（ステップＳ４：Ｎｏ）には、ステップＳ６において、油圧制御装置４により第８変速段から目標変速段である第５変速段に直接切り替えられる。具体的には、第１ブレーキＢ１が解放され、第１クラッチＣ１が係合される。

その一方、目標変速時間が所定値以上であると判断された場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）には、ステップＳ５において、油圧制御装置４により第８変速段から中間変速段である第６変速段に切り替えられる。ここで、目標変速段である第５変速段の１段手前の第６変速段に切り替え可能であることから、その第６変速段が中間変速段として設定される。具体的には、第１ブレーキＢ１が解放され、第４クラッチＣ４が係合される。

なお、その後、第６変速段である状態で目標変速段として第５変速段が設定されている場合には、隣接する変速段への変速要求がある（ステップＳ１：Ｙｅｓ、および、ステップＳ２：Ｎｏ）ことから、ステップＳ６において、油圧制御装置４により第６変速段から目標変速段である第５変速段に切り替えられる。具体的には、第４クラッチＣ４が解放され、第１クラッチＣ１が係合される。

（第８変速段から第２変速段にダウンシフトされる場合）
現在の変速段が第８変速段である状態から、目標変速段として第２変速段が設定されてダウンシフトが行われる場合には、飛び変速の変速要求がある（ステップＳ１およびＳ２：Ｙｅｓ）ことから、ステップＳ３において目標変速時間が算出される。

そして、目標変速時間が所定値未満であると判断された場合（ステップＳ４：Ｎｏ）には、ステップＳ６において、油圧制御装置４により第８変速段から目標変速段である第２変速段に直接切り替えられる。具体的には、第２クラッチＣ２が解放され、第１クラッチＣ１が係合される。

その一方、目標変速時間が所定値以上であると判断された場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）には、ステップＳ５において、油圧制御装置４により第８変速段から中間変速段である第５変速段に切り替えられる。ここで、目標変速段である第２変速段の１段手前の第３変速段、および、目標変速段である第２変速段の２段手前の第４変速段には、第８変速段から切り替えることができない。このため、切り替え可能な変速段（第５変速段〜第７変速段）のうち、目標変速段（第２変速段）に最も近い変速段である第５変速段が中間変速段として設定される。具体的には、第１ブレーキＢ１が解放され、第１クラッチＣ１が係合される。

なお、その後、第５変速段である状態で目標変速段として第２変速段が設定されている場合には、飛び変速の変速要求がある（ステップＳ１およびＳ２：Ｙｅｓ）ことから、ステップＳ３において目標変速時間が算出される。

そして、目標変速時間が所定値未満であると判断された場合（ステップＳ４：Ｎｏ）には、ステップＳ６において、油圧制御装置４により第５変速段から目標変速段である第２変速段に直接切り替えられる。具体的には、第２クラッチＣ２が解放され、第１ブレーキＢ１が係合される。

その一方、目標変速時間が所定値以上であると判断された場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）には、ステップＳ５において、油圧制御装置４により第５変速段から中間変速段である第３変速段に切り替えられる。ここで、目標変速段である第２変速段の１段手前の第３変速段に切り替え可能であることから、その第３変速段が中間変速段として設定される。具体的には、第２クラッチＣ２が解放され、第３クラッチＣ３が係合される。

さらに、その後、第３変速段である状態で目標変速段として第２変速段が設定されている場合には、隣接する変速段への変速要求がある（ステップＳ１：Ｙｅｓ、および、ステップＳ２：Ｎｏ）ことから、ステップＳ６において、油圧制御装置４により第３変速段から目標変速段である第２変速段に切り替えられる。具体的には、第３クラッチＣ３が解放され、第１ブレーキＢ１が係合される。

−効果−
本実施形態では、上記のように、飛び変速の場合において、目標変速時間が所定値以上である場合に、現在の変速段と目標変速段との間の中間変速段に切り替えることによって、目標変速時間よりも短い時間で中間変速段を成立させることができるので、駆動力の応答性を向上させることができる。また、飛び変速の場合において、目標変速時間が所定値未満である場合に、目標変速段に直接切り替えることによって、変速ショックの発生を抑制することができる。したがって、変速ショックの発生を抑制しながら、駆動力の応答性を向上させることができる。

また、本実施形態では、切り替え可能な変速段のうち目標変速段に最も近い変速段を中間変速段に設定することによって、駆動力の応答性を向上させながら、ドライバ要求に近い駆動力を実現することができる。

また、本実施形態では、２つの摩擦係合要素の解放と２つの摩擦係合要素の係合とが必要な変速段への切り替えを許可しないことによって、変速ショックを抑制することができる。

また、本実施形態では、入力軸の差回転と入力トルクとに基づいて目標変速時間を算出することによって、同じ変速パターンであっても異なる目標変速時間を適切に算出することができる。

−他の実施形態−
なお、今回開示した実施形態は、すべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、本実施形態では、車両１００がＦＦである例を示したが、これに限らず、車両が、ＦＲ（フロントエンジン・リアドライブ）であってもよいし、４輪駆動であってもよい。

また、本実施形態では、目標変速時間が所定値以上である場合に中間変速段に切り替える例を示したが、これに限らず、変速前後における入力軸の差回転が所定値以上である場合に中間変速段に切り替えるようにしてもよい。

また、本実施形態において、ＥＣＵ５が複数のＥＣＵにより構成されていてもよい。

本発明は、複数の摩擦係合要素を選択的に係合させることにより複数の変速段を成立させる自動変速機を制御する自動変速機の制御装置に利用可能である。

３ 自動変速機
５ ＥＣＵ（自動変速機の制御装置）
Ｃ１ 第１クラッチ（摩擦係合要素）
Ｃ２ 第２クラッチ（摩擦係合要素）
Ｃ３ 第３クラッチ（摩擦係合要素）
Ｃ４ 第４クラッチ（摩擦係合要素）
Ｂ１ 第１ブレーキ（摩擦係合要素）
Ｂ２ 第２ブレーキ（摩擦係合要素）

Claims (1)

1. 複数の摩擦係合要素を選択的に係合させることにより複数の変速段を成立させる自動変速機に適用される自動変速機の制御装置であって、
   現在の変速段から２段以上離れた目標変速段に変速される場合に、前記自動変速機に入力される入力トルクに基づいて目標変速時間を算出するように構成されており、
   前記目標変速時間が所定値以上の場合に、現在の変速段と目標変速段との間の中間変速段に切り替えるとともに、前記目標変速時間が所定値未満の場合に、目標変速段に直接切り替えるように構成されていることを特徴とする自動変速機の制御装置。

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